近日，中國農(nóng)業(yè)科學院麻類研究所聯(lián)合有關單位開展野生和栽培苧麻基因組比較及群體進化分析，首次系統(tǒng)揭示了苧麻馴化過程中基因組的演化特點，并發(fā)現(xiàn)了多個纖維生長相關基因的馴化選擇印跡。相關研究結果發(fā)表在《植物雜志(The Plant Journal)》上。

具有悠久歷史的“中國草”

團隊負責人劉頭明介紹，苧麻是中國古老的作物，原產(chǎn)于我國的西南地區(qū)。目前已知最早的苧麻制品，是浙江錢山漾新石器時代遺址出土的苧麻布和細麻繩，有4700余年歷史?！哆^故人莊》中“把酒話桑麻”中的“桑麻”指中國古代的兩個重要紡織原料：桑蠶絲和苧麻，在詩句中代指農(nóng)業(yè)?！对娊?jīng)》中也有“東門之池，可以漚纻”的表述，可見苧麻在中國古代農(nóng)業(yè)中的重要地位。

用途廣泛的苧麻。

中國的苧麻產(chǎn)量約占全世界苧麻產(chǎn)量的90%以上，苧麻在國際上被稱為“中國草”。

據(jù)介紹，目前，苧麻屬約有120個種，中國發(fā)現(xiàn)31個種和12個變種。

定向選育苧麻的重要性

苧麻主要有纖維用和飼用兩大用途。其中飼用苧麻的粗蛋白含量高(類似于苜蓿的特征)，適合作為飼料，這成為苧麻開發(fā)的主要新用途。

目前，國內(nèi)對苧麻的研究方向為纖維性狀的改良。劉頭明向記者解釋道：“簡單來說，苧麻的不同用途對苧麻纖維水平不一樣。以紡織品生產(chǎn)為目的，苧麻需要更高的纖維產(chǎn)量和品質，而飼料生產(chǎn)則需要相對低纖維的苧麻來便于切碎加工和動物采食?！庇纱藖砜?，解析苧麻纖維形成機制，對于定向選育高纖維纖用苧麻或低纖維飼用苧麻均具有重要的意義。劉頭明介紹，本次研究就是以野生苧麻為材料，以飼用功能為目的，以傳統(tǒng)育種技術和分子生物學為手段，最終實現(xiàn)飼用苧麻的從頭馴化。

栽培種苧麻(左圖)和野生青葉苧麻(右圖)形態(tài)比較。中國農(nóng)科院供圖

揭示苧麻馴化機制

分類學、遺傳學等研究表明，栽培苧麻是從野生青葉苧麻馴化而來的，但青葉苧麻纖維產(chǎn)量并不高?？梢?，在栽培苧麻馴化過程中，纖維發(fā)育相關基因受到了重點選擇。然而，有關栽培苧麻的馴化分子機制一直未被闡明。研究人員測序組裝了野生種“青葉苧麻”和栽培種“中飼苧1號”基因組，得到兩個高質量的基因組。通過序列比較發(fā)現(xiàn)兩個基因組存在大量序列變異。

研究人員進一步對14個野生青葉苧麻種質和46個栽培種進行重測序，并構建了苧麻的基因組變異圖譜。通過野生和栽培種苧麻基因組組裝和比較，結合群體變異組分析，科研人員發(fā)現(xiàn)了多個與纖維產(chǎn)量相關的基因組片段具有清晰的馴化選擇印跡。

研究使用的兩種不同苧麻品種。中國農(nóng)科院供圖

該研究得到國家自然科學基金，中國農(nóng)業(yè)科學院農(nóng)業(yè)科技創(chuàng)新工程和現(xiàn)代農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)技術體系項目資助